TRABAJO DE TITULACION DETERMINACION DE LA VARIACION DE LA ESTABILIDAD CON LAGRANULOMETRIA EN MEZCLAS ASFALTICAS CONFECCIONADAS EN

CALIENTE EMPLEANDO EL METODO MARSHALL.Departamento de IngenieríaEn Obras Civiles

ALUMNOS:

Profesor Guía: Eduardo Barra Rivera

Fecha y hora de Examen de Grado: 15 de Octubre de 2004ALDO ALBERTO RICARDO MARCELO 13:30 hrs.FELICE ESPINOSA JARA LIBERONA

RESUMEN

El aumento del tránsito vehicular tanto en el mundo como en nuestro país produce una constante preocupación por la calidad de las vías de circulación y, por supuesto, por el pavimento, el cual es permanentemente estudiado en su dosificación, elaboración, colocación y mantenimiento.

La construcción de los pavimentos, en especial los asfálticos confeccionados en caliente, se realizan en nuestro país, en la mayoría de los casos, utilizando el método Marshall, pero en países de mayor desarrollo la tendencia es la de encontrar nuevos métodos de dosificación para las mezclas asfálticas. Al respecto la mayor innovación la presenta el método SHRP cuyos resultados fueron las especificaciones SUPERPAVE.

ANÁLISIS EXPERIMENTAL

Para el estudio se seleccionó un tipo de mezcla (adecuada para una carpeta de rodadura), granulometría y cemento asfáltico, acorde a las condiciones exigidas para los pavimentos que prestan servicio en la zona central del país; además se consideraron las restricciones granulométricas propuestas por el método SHRP, lo cual fue realizado interviniendo la granulometría en la zona de los finos, resultando tres curvas granulométricas denominadas Curva Superior, Central e Inferior, debido a la forma en que estas evitan la zona crítica o de restricción, cuyo resultado se muestra en la figura adjunta.

OBJETIVOS El Objetivo principal de la investigación es determinar la variación que presenta la

Estabilidad al modificar de manera controlada la granulometría en la confección de mezclas asfálticas confeccionadas en caliente, utilizando el método Marshall, que es la forma de dosificación de pavimentos asfálticos más utilizada en nuestro país. Dicha modificación granulométrica, realizada en la zona de los finos, permitirá además obtener la directa influencia de este tipo de material respecto al parámetro Estabilidad.

Además, la investigación busca determinar si el método Marshall acusa la existencia de la zona de restricción granulométrica propuesta por el Programa de Investigación Estratégico de Carreteras, conocido como SHRP, en sus especificaciones para Pavimentos Asfálticos de Comportamiento Superior o SUPERPAVE, cuyos resultados se muestran en la figura adjunta.

El número total de probetas confeccionadas obedeció a un análisis de experiencias anteriores realizadas en el Laboratorio de Materiales del Departamento, además de un análisis estadístico que determinó el número de probetas para el estudio “Estabilidad-Granulometría”.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

La metodología utilizada en la confección de las probetas fue la propuesta por el método Marshall donde, además de las probetas de prueba, se confeccionaron probetas con el fin de determinar el contenido óptimo de asfalto para las tres curvas granulométricas de trabajo. Lo anterior se realizó para conseguir la sola variación de la granulometría en las probetas finales.

El proceso de confección y ensaye de las probetas para las diferentes etapas se realizó básicamente en tres partes: la primera, confección de las probetas con un proceso de mezclado de los materiales constituyentes y una compactación bajo condiciones específicas; la segunda, un acondicionamiento de las probetas de modo de simular condiciones extremas de servicio; y la tercera, el ensaye propiamente tal donde la probeta es solicitada simulando el estado tensional producido por el tránsito vehicular. En esta etapa se registraron los valores de carga máxima, con los cuales se determinó la Estabilidad Marshall de las curvas de trabajo, además de la Densidad de las probetas compactadas.

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Los resultados obtenidos en la etapa experimental fueron sometidos a un análisis riguroso, el cual se dividió en tres etapas: la primera, un análisis preliminar donde se estudiaron las dispersiones y formas de distribución de las muestras; la segunda, donde se desarrolló un análisis estadístico de los resultados; y una tercera etapa, denominada análisis comparativo, donde se estudiaron las tres curvas granulométricas de manera conjunta, analizando entre otros la influencia de los finos en la variación de la Estabilidad. Las figuras adjuntas muestran de manera resumida cada una de las etapas mencionadas.

Banda IV-12 y 3 granulometrias

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0,01 0,1 1 10 100

Tamices (mm)

% q

ue

pas

a

Banda Curva 1 Sup. Curva 3 Inf. Curva 2 Med.

DISPERSIÓN DE ESTABILIDAD PARA UNA CURVA DE TRABAJO

8000

10000

12000

14000

16000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Probeta Nº

Est

abili

dad

(N)

ANALISIS DE FRECUENCIA PARA UNA CURVA DE TRABAJO

01

23

45

6

10693 - 10880 10880 - 11067 11067 - 11253 11253 - 11440 11440 - 11627

Intervalo Estabilidad (N)

Fre

cuen

cia

ERROR DE PRECISION PARA UNA CURVA DE TRABAJO

0,003,006,009,00

12,0015,0018,0021,0024,0027,0030,00

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Nº de Probetas

Err

or d

e Pr

ecis

ion

(%)

N.C. 80% N.C. 85% N.C. 90% N.C. 95% N.C. 97%

RESUMEN ESTABILIDAD TRES CURVAS DE TRABAJO

100001050011000115001200012500130001350014000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Probeta Nº

Est

abili

dad

(N)

Estabilidad Curva deTrabajo Superior

Estabilidad Curva deTrabajo Central

Estabilidad Curva deTrabajo Inferior

CONCLUSIONES

La investigación determinó, respecto de la Densidad, que este parámetro no tiene influencia en la variabilidad de los resultados obtenidos por el método Marshall, ya que tanto sus resultados de laboratorio como estadísticos no representaron una variación importante o considerable, obteniéndose por ejemplo un coeficiente de variación menor al 1% en las tres curvas de trabajo.

Con respecto al Objetivo de mayor interés para la investigación, los resultados obtenidos mostraron un importante aumento de la Estabilidad con las granulometrías que contenían una mayor cantidad de árido fino.

Los resultados muestran que la Estabilidad aumenta mientras las curvas se hacen más cerradas, esto se explica en el hecho de que el material fino ocupa de mejor manera los espacios intergranulares, proporcionando a la mezcla una mayor densificación, lo que entrega una mayor capacidad para resistir deformaciones provocadas por la cargas externas.

El aumento de la Estabilidad, con la mayor cantidad de agregado fino, se explica además en el hecho de que la resistencia friccional aumenta con el área de contacto entre partículas, lo que se suma al aporte que produce la trabazón del árido grueso.

Además la investigación determinó que el método Marshall acusa la zona de restricción granulométrica propuesta por el método SHRP.